Cálculo y diseño de estructuras I

TEMA 1: Fundamentos
1. Introducción a las estructuras
  1. ¿Qué es una estructura?
    1. Definición
      1. Conjunto de elementos capaz de mantener su forma y cualidades a lo largo del tiempo bajo la acción de cargas y agentes externos
        Soporta CARGAS exteriores:
        Acción
        Clasificación según:
        Origen
        Funcionales
        Propias del uso del edificio
        Medio
        Viento, Sismo, Nieve, Temperatura, Reología
        Propias
        Las del peso
        Cerramientos
        Acciones Accidentales
        Pretensados
        Variación del tiempo
        Permanentes
        Variables
        Accidentales
        Efecto sobre la estructura
        Favorables
        Desfavorables
        Naturaleza
        Directas
        Indirectas
        Variabilidad en el tiempo
        Fijas
        Libres
        Valores de las Acciones
        Característico (Fk)
        Representativo (Fr)
        Fr = Ѱj * Fk
        Coeficientes de combinación o de simultaneidad
        Acciones permanentes
        Ѱ=1
        Acciones Variables
        Valor Característico [1,0]
        Ѱ0 > Ѱ1 > Ѱ2
        Valor Poco frecuente
        Ѱ0
        Valor frecuente
        Ѱ1
        Valor Cuasipermanente
        Ѱ2
        De cálculo (Fd)
        Fd = γʄ x ( Ѱj x Fk )
        Combinaciones de Acciones
        Estados Límites ültimos (ELU)
        1- Situaciones permanentes o transitorias
        1- ELU -> (ΣγG x Gk) + (γQ x Qk) + (ΣγQ x Ѱ0 x Qk)
        2- Situaciones Accidentales
        2- ELU -> (ΣγG x Gk) + (γA x Ak) + (γQ x Ѱ1 x Qk) + (ΣγQ x Ѱ2 x Qk)
        3- Situaciones Sísmicas
        3- ELU -> (ΣγG x Gk) + (γA x A(E/k)) + (ΣγQ x Ѱ2 x Qk)
        Estados Límites de Servicio (LES)
        1- Combinación de Características
        1- ELS -> (ΣγG x Gk) + (γQ x Qk) + (ΣγQ x Ѱ0 x Qk)
        2- Combinación Frecuente
        2- ELS -> (ΣγG x Gk) + (γQ x Ѱ1 x Qk) + (ΣγQ x Ѱ2 x Qk)
        3- Combinación Cuasipermanente
        3- ELS -> (ΣγG x Gk) + (ΣγQ x Ѱ2 x Qk)
        Todas las acciones permanentes
        Una acción variable determinante o ppal
        Una o varias acciones variables concominantes
        Una acción accidental
        Reacción
        Y las reparte por sus diferentes elementos estructurales, induciendo a estos a un estado tensional absorbido por los materiales
        CARGAS
        Estabilidad
        Resistencia
        Deformación Limitada
        Durabilidad
  2. Clasificación
    1. Elementales
      1. Lineales
      2. Superficiales
      3. Volumétricas/ Tridimensionales
    2. Compuestas
      1. Mallas de barras
        Nudos Rígidos
        Nudos Articulados
      2. Mallas de cables
      3. Mixtas
  3. Ejemplos de Estructuras
    1. Vigas de Celosía
      1. Warren
      2. Pratt
      3. Howe
      4. Viga con cordón
      5. Vierendeel
    2. Cubiertas
      1. A dos aguas
        Para luces pequeñas
        Cercha Simple
        Cercha Española
        Cercha Suiza
        Cercha Alemana
        Para luces mayores
        Cercha Inglesa
        Cercha Americana
        Cercha Belga
        Cercha Polonceau
        Simple
        Doble
        Fink
        Pratt
    3. Cerchas
      1. Tipo Shed
        Inglesa
        Belga
        Polonceau
        Shed Múltiple
      2. Tipo Marquesina
        Recto
        Quebrado
      3. Para cubiertas de grandes luces
        Armadura simple con peralte
        Armadura simple con cordón recto
        Armadura simple con cordón inferior quebrado
        Arcos con cordón inferior
        Arcos con cordón superior
        Arcos en cordón inferior y superior
      4. Cubiertas con voladizos
    4. Pórticos
      1. Estructuras porticadas de nudos rígidos/ Cubiertas planas
        Con apoyos articulados
        Con apoyos empotrados
      2. A dos aguas
      3. Pórticos Múltiples
      4. Semipórticos
      5. Con arcos
      6. Marcos
      7. Pórticos Pus
      8. Con pilares y vigas en celosía
      9. Mixtos con forma de arco
      10. Con puente grúa
    5. Estructuras para puentes
      1. Sin apoyos intermedios
      2. Puentes colgantes
  4. Materiales
    1. Madera
    2. Acero
    3. Hormigón
    4. Aluminio
    5. Piedra
    6. Ladrillo
  5. HItos más históricos de la ingeniería en nuestra sociedad desde que se tiene conocimiento de la tecnoloía en Egipto (3000 a.C.)hasta la actualidad
2. Proceso de diseño y cálculo de estructuras
  1. 1- Diseño previo
    1. 2- Predimensionado
      1. 3- Análisis Estructural
        4- Comprobación de elementos
        5- Diseño Final
        Donde esta asignatura se centra
        Tipos de Análisis estructural
        Analisis Estático
        Análisis Térmico
        Análisis Dinámico
        Análisis no lineal
        Fases del Análisis Estructural
        1- Estimar las acciones
        2- Calcular las reacciones
        3- Calcular los esfuerzos internos
        4- Calcular las tensiones (Secciones más desfavorables)
        5- Calcular las deformaciones
        6- Verificar -> Tensiones y deformaciones
        Modelización de estructuras
        1- Modelo Físico
        Se aplican las Hipótesis simplificadoras
        2- Modelo Matemático
        Se interrelacionan variables a través de ecuaciones del modelo físico
        3- Modelo Numérico
        Se aplican teorías de mecánica estructural y se hacen pruebas en laboratorio y se aplica el juicio para analizar los cálculos realizados
        Métodos de Análisis
        Métodos Clásicos
        Método Matricial
        Método por Análisis de elementos finitos
3. Clasificación Estática de las estructuras
  1. Tipos de Vínculos
    1. Vinculos Externos
    2. Vínculos Internos
  2. Grados de Hiperestaticidad
    1. GHT = GHE + GHI
      1. >0 = Hiperestática
      2. =0 = Isostática
      3. <0 = Mecanismo
      4. GHE = CE - GLE
      5. GHI = CI - GLI
        CI = a2 * (n-1) + r3(n-1)
        GLI = 3(n-1)
      6. GHT = CE - GLE + a2(n-1) + r3(n-1) - 3(nT-1)
TEMA 2: Sistemas de nudos articulados
1. Definir y nombrar los distintos componentes que forman un sistema de nudos articulados
2. Definir y saber identificar las diferentes cargas en nudos
3. Definir y saber identificar las diferentes cargas sobre las barras
4. Método de los nudos
  1. Aplicamos diferentes hipótesis de simplificación
    1. Cargas en nudos
    2. Articulaciones perfectas
    3. El peso de las barras es despreciable
    4. Las deformaciones en las barras son pequeñas
    5. Ya que esencialmente soportarán esfuerzos axiles
    6. Calculamos Acciones, Reacciones y los axiles en los nudos
5. Método Cremona
6. Método Ritter o de las Secciones
TEMA 3: Estructuras de nudos rígidos. Cálculo Matricial
1. Tipología de Esfuerzos
  1. Axiles
  2. Cortantes
  3. Flectores
  4. Torsores
2. Tipología Estructural
  1. Fuerzas
    1. Momentos
      1. Desplazamientos
        Esfuerzos
  2. Cercha
    1. Fx / Fy
      1. -
        Ux / Uy
        Axiles
  3. Estera
    1. Fx / Fy / Fz
      1. -
        Ux / Uy / Uz
        Axiles
  4. Emparillado
    1. Fy
      1. Mx / Mz
        Ux / Ѳx / Ѳz
        Cortantes, Flectores
  5. Pórtico Plano
    1. Fx / Fy
      1. Mz
        Ux / Uy / Ѳz
        Axiles, Cortantes, Flectores
  6. Pórtico Espacial
    1. Fx / Fy / Fz
      1. Mx / My / Mz
        Ѳx / Ѳy / Ѳz
        Axiles, Flectores, Flectores
3. Acciones Mecánica y cinemática sobre barras
  1. Matriz Desplazamietos (δ)
    1. X1
      1. Y1
        Z1
        Mx1
        My1
        Mz1
        X2
        Y2
        Z2
        Mx2
        My2
        Mz2
    2. Matriz de Giros
      1. Ux1
        Uy1
        Uz1
        Ѳx1
        Ѳy1
        Ѳz1
        Ux2
        Uy2
        Uz2
        Ѳx2
        Ѳy2
        Ѳz2
4. Planteamientos Metodológicos para el Cálculo Matricial
  1. Método Flexibilidad
    1. (δ) = (F) * (P)
  2. Método de la Rigidez
    1. (P) = (K) * (δ)
      1. (F) = (K) * (δ)
Mapa conceptual de Alberto Alé Gallardo

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